Escherichia coli (кишкова паличка). Кишкові палички – корисні чи небезпечні бактерії? Штами кишкової палички

Розшифровка геному EHEC показала, що кишкова інфекція, що вразила Європу, викликана штамом бактерії, що раніше не зустрічався, - "високозаразним і токсичним". Число заражених не знижується, виявлено два випадки захворювання на США, всі сліди ведуть північ Німеччини, джерело інфекції доки знайдено. Реабілітовані іспанські фермери вимагають компенсацій, збитки загрожують усьому ЄС: Росія заборонила імпорт овочів із Європи. Москва робить із мухи слона, обурюються європейці.

Штам E. coli, який викликав занепокоєння по всій Європі, - раніше невідомий "супертоксичний" різновид цієї бактерії, повідомляє The New York Times, посилаючись на заяви чиновників та експертів у четвер.

"Наскільки ми розуміємо, цей штам ніколи раніше не виявлявся в умовах спалаху інфекції", - заявив Грегорі Хартль, офіційний представник ВООЗ. Про випадки цього захворювання повідомили зараз 10 країн, але практично всі сліди ведуть на північ Німеччини, пише видання.

Інфекція викликана "новим штамом бактерії - високозаразним і токсичним", йдеться у заяві Пекінського інституту геноміки, який співпрацює з німецькими вченими з Університетського медичного центру Гамбург-Еппендорф. Китайські дослідники зробили висновок, що новий штам схожий на бактерію EAEC 55989, яка зустрічається в Центрально-Африканській Республіці і викликає сильну діарею.

"Ситуація все ще напружена. На початку тижня ми сподівалися, що кількість заражених почне знижуватися, але цього не сталося", - сказав директор центру Гамбург-Еппендорф Йорг Дебатін. За словами його колеги, бактеріолога Холгера Роде, китайська лабораторія зробила висновок, що новий штам є гібридом і дає гостре, потенційно летальне ускладнення - гемолітико-уремічний синдром. "Гени нового штаму приблизно на 80% збігаються зі штамом O104, а решта 20% сягає інших, більш токсичних бактерій", - переказує газета слова Роде. Раніше Європейський центр запобігання та контролю захворювань ЄС та інші європейські відомства заявляли, що спалах викликаний рідкісним штамом E. coli - O104:H4.

За даними ВООЗ, Швеція повідомила про 28 хворих, Данія – про 7, Франція – про 6 тощо. Майже всі ці люди нещодавно побували на півночі Німеччини, а один мав контакт із приїжджим звідти.

Спалах інфекції дедалі більше позначається на політичному житті Європи та її економічних зв'язках, зазначає газета. Так, якщо Росія жорстко дотримуватиметься ембарго на ввезення овочів, європейські фермери опиняться в ще більш важкому становищі, втративши один з найбільших ринків збуту.

"У пошуках ефективних способів боротьби з небезпечною кишковою інфекцією лікарі зробили важливий крок уперед, – повідомляє німецька Frankfurter Allgemeine Zeitung. – Тепер розшифрований геном EHEC, і фахівці шукають вразливі місця свого ворога". У Німеччині тим часом інфекція продовжує бешкетувати - від її наслідків померли 17 людей. Загалом у Німеччині зафіксовано близько 2 тис. випадків захворювання на кишкову паличку штаму EHEC. За даними ВООЗ, випадки захворювання зареєстровані вже у десяти країнах Європи.

Експерти Університетської клініки Гамбург-Еппендорф у співпраці з китайськими колегами розшифрували геном бактерії, встановивши, що йдеться про гібрид ентеробактерій, що раніше не зустрічався, викликають так званий гемолітико-уремічний синдром.

Тим часом, йдеться у статті, Іспанія вимагає мільйонної компенсації за шкоду, заподіяну її сільському господарству внаслідок поспішних заяв Німеччини.

Тим часом щонайменше два випадки інфікування кишковою паличкою виявлено у США, повідомляє The Washington Post. Обох хворих були госпіталізовані в травні з серйозним синдромом, що викликається мікробом, після повернення з Гамбурга, де, ймовірно, вони були заражені. Чиновники очікують на результати лабораторних аналізів, щоб підтвердити діагноз.

"Дональд Кремер, заступник керівника відділу FDA з контролю продуктів харчування, заявив, що агентство вивчає продукцію, яка прибуває з Іспанії та інших країн, де поширилося захворювання", - пише автор статті Ліндсі Лейтон.

Філіп Тарр, фахівець з кишкової палички з кафедри медицини Вашингтонського університету в Сент-Луїсі, вважає, що спалах навряд чи досягне Сполучених Штатів, тому що бактерія не міститься в продуктах харчування, що поставляються на американський ринок. Хоча вона може передаватися від людини до людини, вона частіше викликається зараженою їжею.

Однак якби бактерія, яка занапастила 18 людей у ​​Європі, вразила фрукти та овочі, які вирощуються в США, запобігти спалаху було б неможливо, тому що від американських виробників не вимагають перевірки продуктів харчування на цей хвороботворний мікроорганізм перед їх потраплянням до супермаркетів. За визнанням фахівців, американська нормативно-правова база у цьому питанні "відстає на кілька кроків". При цьому регулюючі органи США концентруються в основному на більш відомій версії кишкової палички, E.coli 0157. Штам, що вразив понад 1600 осіб у Європі, є особливо небезпечною версією мікроорганізму, E. Coli 0104, пише видання.

Зі страху перед кишковою паличкою Росія заборонила ввезення овочів з ЄС, розповідає The Financial Times. Глава Росспоживнагляду Геннадій Онищенко заявив, що заборона набуває чинності негайно і митникам наказано заблокувати імпорт, особливо з Німеччини та Іспанії.

За даними Freshfel, Росія – найбільший ринок експорту для європейських виробників овочів. 34% овочів, що ввозяться до Росії, - європейські, переважно з Польщі та Голландії.

Глава Єврокомісії з охорони здоров'я та захисту споживачів Паола Тесторі Коджі написала у відповідь Онищенку "лист у жорстких виразах", закликавши зняти "необґрунтовані обмеження". "Я вважаю такі заходи диспропорційними, не обґрунтованими науково і, отже, такими, що не відповідають принципам [міжнародних] угод [про торгівлю]", - цитує видання її лист.

Рішення Кремля – ознака того, що спалах інфекції ризикує викликати масову паніку, зауважує газета. Європейські експерти й досі не виявили джерела E. coli.

Росія не вперше приймає такі жорсткі рішення, зазначає El Mundo, нагадуючи про газову кризу 2009 року, коли Москва притиснула Європу до стіни. Цього разу, за словами професора Європейського інституту при Лондонській школі економіки (LSE) Єна Бегга, Росія продемонструвала "інстинктивну реакцію, яка скоріше носить популістський, ніж науково обґрунтований характер". Можливо, річ у надії отримати дивіденди на майбутніх виборах чи російській звичці робити з мухи слона, але російські аргументи не знають півтонів, пише видання.

Єврокомісія засудила надмірну реакцію Росії, попередивши, що вимагатиме пояснень, проте всі ці попередження можуть залишитися словами, незважаючи на тяжкі економічні наслідки такої блокади. "Враховуючи, що Росія не входить до СОТ, а нам потрібно імпортувати її газ, заходи у відповідь будуть утруднені", - наводить газета думка Бегга.

Кишкова паличка (E.coli) є грамнегативними, паличкоподібними бактеріями, які зазвичай знаходяться в нижній частині кишечника теплокровних (ендотермічних) організмів. Більшість штамів кишкової палички нешкідливі, але деякі серотипи є патогенними і можуть викликати серйозне харчове отруєння у людей, і їхня наявність у продукції може навіть спричинити відгук продуктів з ринку. Нешкідливі штами є частиною нормальної флори кишечника, і можуть бути корисними для організму, оскільки виробляють вітамін К2 і запобігають виробленню патогенних бактерій у кишечнику.

Вступ

Кишкова паличка та споріднені бактерії становлять близько 0,1% від кишкової флори, і фекально-оральний шлях передачі є основним маршрутом, через який патогенні штами бактерії спричиняють хвороби. Клітини здатні виживати поза тілом протягом обмеженого проміжку часу, що робить їх ідеальними індикаторними організмами для тестування проб довкілля щодо фекального забруднення. Бактерія також може бути вирощена легко та недорого в лабораторних умовах, та інтенсивно досліджується протягом понад 60 років. Кишкова паличка є найбільш широко вивченою прокаріотичною моделлю організму, а також важливим видом у галузі біотехнології та мікробіології, де служить як організм-господар для більшої частини робіт з рекомбінантною ДНК. Німецький лікар-педіатр та бактеріолог Теодор Ешеріх виявили кишкову паличку у 1885 році, і тепер вона класифікується як частина сімейства Enterobacteriaceae гамма-протеобактерій.

Серотипи

Патогенні штами E. coli можуть бути категоризовані на підставі елементів, які можуть викликати імунну відповідь у тварин, а саме: O антиген: частина ліпополісахаридного шару K антиген: капсула H антиген: флагеллін Наприклад, штам Е. coli EDL933 належить до групи O157: H7 .

O антиген

Зовнішня мембрана клітини палички Е. містить мільйони молекул ліпополісахаридів (LPS), які складаються з:

Про антигену, полімеру імуногенних повторюваних олігосахаридів (1-40 одиниць)

Основна область фосфорильованих неповторних олігосахаридів

Ліпід A (ендотоксин)

Антиген O використовується для серотипування кишкової палички і ці позначення групи O йдуть від O1 до O181, за винятком деяких груп, які були видалені історично, а саме, O31, O47, O72, О67, O93 (нині K84), O94 і O122; групи 174 до 181 є попередніми (O174 = OX3 та O175 = OX7) або вивчаються (від 176 до 181 – STEC/VTEC). Крім того, існують підтипи для багатьох груп O (наприклад, O128ab та O128ac). Слід зазначити, однак, що антитіла по відношенню до декількох антигенів O перехресно реагують з іншими антигенами O і частково з антигенами K не тільки з E.coli, але і від інших видів бактерій Escherichia і виду Enterobacteriaceae. Антиген O кодується генним кластером rfb. Рол (cld) ген кодує регулятор довжини ліпополісахаридного O-ланцюга.

K антиген

Кислий капсульний полісахарид (КПС) є товстим слизовим шаром полісахариду, який оточує деякі патогени E.coli. Існують дві окремі групи K-антигенових груп, звані група I та група II (у той час як невелика проміжна група (K3, K10 та K54/K96) була класифікована як група III). Перша (I) група складається з 100 кДа (великих) капсульних полісахаридів, а друга (II) пов'язана із позакишковими захворюваннями та має розмір менше 50 кДа. Група IK антигенів виявляються тільки з певними О-антигенами (групи О8, O9, O20 і O101), далі вони поділяються на підставі відсутності (IA, аналогічно видам Klebsiella в структурі) або присутності (IB) аміносахарів та деякі K-антигени групи I прикріплені до ліпідного А-ядра ліпополісахариду (KLPS), аналогічним чином, як антигени O (і, будучи структурно ідентичні антигенам O, у деяких випадках розглядаються тільки як K антигени при спільній експресії з іншим справжнім антигеном O). Антигени групи II K нагадують антигени грам-позитивних бактерій і дуже різняться за складом і далі підрозділяються відповідно до їх кислотними компонентами. Як правило, 20-50% ланцюгів КПС пов'язані з фосфоліпідами. Загалом налічується 60 різних K антигенів, які були визнані (K1, K2A / змінного струму, К3, К4, К5, К6, К7 (= K56), К8, К9 (= O104), K10, K11, K12 (K82 ), K13 (= K20 і = K23), K14, K15, K16, K18a, K18ab (= K22), K19, K24, K26, K27, K28, K29, K30, K31, K34, K37, K39, K40, K41 , K42, K43, K44, K45, K46, K47, K49 (o46), K50, K51, K52, K53, K54 (= K96), K55, K74, K84, K85ab / акр (= O141), K87 (= O2 ), K92, K93, K95, K97, K98, K100, K101, K102, K103, KX104, KX105 і KX106).

H антиген

Антиген Н є основним компонентом джгутиків, що беруть участь у русі кишкової палички. Він зазвичай кодується геном FLIC. Існує 53 ідентифікованих антигени H, пронумерованих від H1 до Н56 (Н13 і Н22 не були антигенами E.coli, але входять до групи Citrobacter freundii і було виявлено, що Н50 це те саме, що H10).

Роль у розвитку хвороб

У людей і домашніх тварин, вірулентні штами кишкової палички можуть викликати різні захворювання. В організмі людини: гастроентерит, інфекції сечових шляхів, а також менінгіт у новонароджених. У рідкісних випадках вірулентні штами також можуть викликати гемолітико-уремічний синдром, перитоніт, мастит, септицемію та грамнегативну пневмонію.

Шлунково-кишкові інфекції

Кожна окрема бактерія є округлим циліндром. Деякі штами кишкової палички, такі як O157: H7, O104: H4, O121, O26, O103, O111, O145 та O104: H21, виробляють потенційно смертельні токсини. Харчове отруєння, викликане кишковою паличкою, може бути викликане вживанням немитих овочів або погано обробленого і погано приготовленого м'яса. O157: H7 також сумно відомо завдяки тому, що викликає серйозні і навіть загрозливі для життя ускладнення, такі як гемолітико-уремічний синдром. Цей штам пов'язаний зі спалахами кишкової палички 2006 року у США через свіжий шпинат. O104: H4 штам є однаково вірулентним. Проти нього не так добре розвинені методи лікування антибіотиками та підтримують протоколи лікування (він може бути дуже ентерогеморагічним, як O157: H7, викликаючи кривавий пронос, але й більш ентероагрегативним, тобто він добре адгезується та прилипає до кишкових мембран). Цей штам відповідальний за смертельний спалах кишкової палички в Європі у червні 2011 року. Ступінь тяжкості захворювання значно варіює; це може призвести до смерті, особливо у дітей молодшого віку, людей похилого віку або осіб з ослабленим імунітетом, але частіше протікає в більш м'якій формі. Раніше, в 1996 році, погана гігієна при приготуванні м'яса в Шотландії викликала загибель семи людей через отруєння кишковою паличкою, і сотні людей отримали зараження. Кишкова паличка може живити як термостійкі, так і термолабільні ентеротоксини. Останні, названі LT, містять одну А субодиницю і п'ять В субодиниць, розташованих в одному голотоксині, і високою мірою подібні за своєю структурою і функції з токсинами холерами. У субодиниці сприяють приєднанню та вступу токсину в кишкові клітини-господарі, у той час як А субодиниця розщеплюється та запобігає поглинанню води клітинами, викликаючи діарею. LT секретується в ході типу 2 шляхи секреції. Якщо бактерії кишкової палички уникають шлунково-кишкового тракту через перфорацію (наприклад, від виразки, розірваного апендикса, або через хірургічну помилку) і проникають у живіт, вони зазвичай викликають перитоніт, який можуть призвести до смерті без своєчасного лікування. Тим не менш, кишкова паличка надзвичайно чутлива до таких антибіотиків, як стрептоміцин чи гентаміцин. Останні дослідження показують, що лікування ентеропатогенної кишкової палички антибіотиками може не поліпшити результату захворювання, оскільки це може значно збільшити ймовірність розвитку гемолітично-уремічного синдрому. E.coli у слизовій оболонці кишечника спостерігаються у підвищених кількостях при запальних захворюваннях кишечника, хворобі Крона та неспецифічному виразковому коліті. Високі кількості інвазивних штамів E.coli існують у великих кількостях у запаленій тканині, а кількість бактерій у запалених ділянках корелює з тяжкістю запалення кишківника. Шлунково-кишкові інфекції можуть призвести до розвитку Т-клітин пам'яті, які атакують мікроби кишечника в кишечнику. Харчове отруєння може спричинити імунну відповідь на мікробні бактерії кишечника. Деякі дослідники припускають, що це може призвести до запальних захворювань кишківника.

Вірулентність

Кишкова паличка E.coli (ЄС) класифікується на основі серологічних характеристик та властивостей вірулентності. Віротипи включають: Ентеротоксигенна кишкова паличка(ETEC) є збудником діареї (без лихоманки) у людини, свині, вівці, кози, великої рогатої худоби, собак та коней. ETEC використовує фімбріальні адгезини (проекції з бактеріальної клітинної поверхні), щоб зв'язати клітини ентероцитів у тонкому кишечнику. ETEC може виробляти два протеїнові ентеротоксини: Найбільший з цих двох білків, LT ентеротоксин, подібний до холерного токсину за структурою та функціями. Найменший білок, ST ентеротоксин, викликає скупчення цГМФ в клітинах-мішенях і подальшу секрецію рідини та електролітів у просвіт кишечника. Штами ETEC є неінвазивними, і вони не залишають просвіту кишечника. ETEC є провідною бактеріальною причиною діареї у дітей у країнах, що розвиваються, а також найчастішою причиною діареї мандрівників. Щороку ETEC викликає понад 200 мільйонів випадків діареї та 380000 смертей, в основному, у дітей у країнах, що розвиваються. Ентеропатогенна кишкова паличка (ЕРЕС)є збудником діареї у людей, кроликів, собак, кішок та коней. Подібно до ETEC, ЕРЕС також викликає пронос, але молекулярні механізми колонізації та етіологія різні. ЕРЕС немає ST і LT токсинів, але використовує адгезин, відомий як інтимін, для зв'язування клітин кишечника господаря. Цей віротип має безліч факторів вірулентності, які подібні до Shigella, і може мати токсин Шига. Зв'язування зі слизовою оболонкою кишечника викликає перегрупування актину в клітині-хазяїні, що призводить до значних деформацій. ЕРЕС клітини є помірно інвазивними (тобто вони проникають у клітини-господарі) та викликають запальну реакцію. Зміни ультраструктури кишкових клітин через «прив'язаність та згладжування», швидше за все, є основною причиною діареї у тих, хто страждає на ЕРЕС. Ентероінвазивна кишкова паличка (EIEC)трапляється тільки у людей. EIEC інфекція викликає синдром, який ідентичний дизентерії, з рясною діареєю та високою температурою. Ентерогеморагічна E. coli (EHEC)міститься в організмі людини, великої рогатої худоби та кіз. Найбільш сумнозвісним членом цього віротипу є штам O157: H7, який викликає кривавий пронос без лихоманки. EHEC може спричинити гемолітико-уремічний синдром та синдром раптової ниркової недостатності. Він використовує бактеріальні фімбрії для прикріплення (загальний пілус E.coli, ECP), помірно інвазивний і має фаго-закодований токсин Шига, який може викликати інтенсивну запальну реакцію. Ентероаггегантна E. coli (ЄАЕС)виявлена ​​тільки в організмі людини називається так тому, що має фімбрії, які агрегують клітини культури тканини. ЄАЕС зв'язуються зі слизовою оболонкою кишечника, викликаючи водянистий пронос без лихоманки. EAEC неінвазивні. Вони виробляють гемолізин та ентеротоксин ST, подібно до ЕТЕС. Адгезивно-інвазивні E. coli (AIEC)виявлено в організмі людини. AIEC здатні вторгатися в епітеліальні клітини кишечника та розмножуватися внутрішньоклітинно. Цілком ймовірно, що AIEC здатні ефективніше розмножуватися в організмах з дефектним вродженим імунітетом. Вони пов'язані зі слизовою оболонкою кишечника при хворобі Крона.

Епідеміологія інфекції шлунково-кишкового тракту

Передача патогенної кишкової палички часто відбувається фекально-оральним шляхом. Загальні шляхи передачі включають:. Негігієнічне приготування їжі, фермерське забруднення через гній, зрошення посівів забрудненою або брудною водою з неочищених стічних вод, наявність диких свиней на орних землях, або пряме споживання стічних забруднених вод. Молочна та велика рогата худоба є основними резервуарами кишкової палички O157: H7, і вони можуть переносити її безсимптомно та поширювати через свої фекалії. Харчові продукти, пов'язані зі спалахами E.coli, включають огірок, сирий м'ясний фарш, сирі паростки насіння або шпинат, сире молоко, непастеризований сік, непастеризований сир та продукти, забруднені інфікованими працівниками харчової промисловості фекально-оральним шляхом. Відповідно до Управління безпеки продуктів харчування та лікарських засобів США, фекально-оральний цикл передачі може бути порушений при правильному приготуванні їжі, запобіганні перехресному забруднюванню, використанню бар'єрів, таких як рукавички, для харчових працівників, політика охорони здоров'я, звернення співробітників харчової промисловості за медичною допомогою , якщо вони хворі, пастеризація соку чи молочних продуктів та відповідні вимоги для миття рук. Кишкова паличка, що продукує Шига токсин (STEC), зокрема, серотип O157: H7, також передавався через мух, а також при безпосередньому контакті з сільськогосподарськими тваринами, тваринами з міні-зоопарку, і частинками, що розповсюджуються в повітрі, в середовищі, де містяться тварини.

Інфекції сечовивідних шляхів

Уропатогенні кишкові палички (UPEC) є причиною приблизно 90% інфекцій сечовивідних шляхів (ІМП), які спостерігаються у людей зі звичайною анатомією. При висхідних інфекціях фекальні бактерії колонізують уретру і поширюються від сечового тракту до сечового міхура, а також у нирки (викликаючи пієлонефрит), або простату у чоловіків. Оскільки жінки мають більш короткий сечівник, ніж чоловіки, вони в 14 разів частіше страждають від висхідних ІМП. Уропатогенні кишкові палички використовують P-фімбрії (пієлонефрит-асоційовані пилки), щоб зв'язати уротеліальні клітини сечових шляхів і колонізувати сечовий міхур. Ці адгезини специфічно пов'язують фрагменти D-галактозу-D-галактози на антигені P груп крові еритроцитів та уроепітеліальних клітинах. Приблизно 1% населення Землі відчуває нестачу цього рецептора, і його присутність чи відсутність опосередковує сприйнятливість чи сприйнятливість людини до інфекції сечових шляхів E.coli, відповідно. Уропатогенні кишкові палички виробляють альфа- та бета-гемолізини, які викликають лізис клітин сечових шляхів. Іншим фактором вірулентності, який зазвичай присутній у UPEC, є сімейство Dr з адгезинів, які особливо пов'язані з циститом та асоційованим з вагітністю пієлонефритом. Адгезини Dr зв'язують антиген Dr групи крові (DRA), який є присутнім на розпад прискорюючому факторі (DAF) на еритроцитах та інших типах клітин. Там Dr адгезини індукують розвиток довгих клітинних розширень, які обертаються навколо бактерій, супроводжуючись активацією декількох сигнальних каскадів, включаючи активацію PI-3-кінази. UPEC може обійти вроджений імунний захист організму (наприклад, систему комплементу), вторгаючись у поверхневі клітини з утворенням внутрішньоклітинних бактеріальних угруповань (ВБС). Крім того, вони мають здатність до утворення K антигену, капсульних полісахаридів, які сприяють утворенню біоплівки. Кишкові палички, що виробляють біоплівку, є недосяжними для імунних факторів та антибактеріальної терапії, та часто впливають на розвиток хронічних інфекцій сечових шляхів. Інфекції E.coli, які виробляють K антиген, зазвичай зустрічаються у верхніх сечових шляхах. Спадні інфекції виникають, хоча й порівняно рідко, коли клітини кишкової палички входять до органів верхніх сечових шляхів (нирки, сечовий міхур чи сечоводи) із потоку крові.

Неонатальний менінгіт (NMEC)

Виробляється серотипом кишкової палички, що містить капсульний антиген під назвою K1. Колонізація кишечника новонародженого цими штамами, які є у піхву матері, призводить до бактеріємії, яка, своєю чергою, призводить до менінгіту. І через відсутність антитіл класу IgM від матері (вони не перетинають плаценту, тому що FcRn опосередковує лише передачу IgG), до того ж варто враховувати також той факт, що організм розпізнає антиген K1 як частину себе, оскільки він нагадує церебральні глікопептиди, і призводить до розвитку серйозного ступеня менінгіту у новонароджених.

Роль у розвитку раку або клітинному старінні

Існують деякі штами кишкової палички, які містять геномний острів полікетидсинтази (PKS), чия функція полягає в кодуванні мультиферментативного механізму, який виробляє генотоксичну речовину, яка називається колібактин. Колібактин може викликати клітинне старіння або рак, ушкоджуючи ДНК. Проте бар'єр слизової оболонки перешкоджає досягненню E.coli поверхні ентероцитів. Тільки тоді, коли спільно з інфекцією E. coli розвиваються деякі запальні ураження, бактерія здатна вводити колібактин у ентероцити, спричиняючи розвиток пухлини.

Хвороби тварин

У тварин, вірулентні штами E.coli викликають різні захворювання, серед інших – септицемія та діарея у новонароджених телят, гострий мастит у молочних корів, колібактеріоз також асоціюється з хронічними респіраторними захворюваннями з мікоплазмою, викликаючи перигепатит, перикардит, септичні легені. буд. у свійської птиці, і гниль Алабама у собак. Більшість серотипів, виділених із птиці, є патогенними лише птахів. Таким чином, пташині джерела кишкової палички не здаються важливими джерелами інфекцій в інших тварин.

Лабораторна діагностика

У зразках калу, мікроскопія покаже грамнегативні стрижні, без особливого розташування клітин. Потім або агар Макконки або агар ЕМВ (або обидва) висівають з калом. На агарі Макконки утворюються темно-червоні колонії, оскільки організм є лактозопозитивним, і ферментація цього цукру призведе до падіння середнього рівня рН, що призводить до потемніння середовища. Зростання на агарі EMB виробляє чорні колонії із зеленувато-чорним металевим блиском. Це для діагностики кишкової палички. Організм також лізин-позитивний, і росте на TSI з (А/А/g+/H2S-) профілем. Крім того, IMViC (++ - -) для E.coli; оскільки він індол-позитивний (червоне кільце) і метил червоно-позитивний (яскраво-червоний), але VP-негативний (без змін-безбарвний) і цитрат-негативний (без змін-зелений колір). У тестах для токсину можуть використовуватися клітини ссавців у культурі тканини, які швидко вбиваються токсином Шига. Незважаючи на те, що цей метод чутливий і дуже специфічний, він є повільним та дорогим. Як правило, діагноз робиться при культивуванні на сорбіт МакКонкі середовищі, а потім – за допомогою типування антисироватки. Тим не менш, в даний час аналізи латексу і деякі типування антисироватки показали перехресні реакції з не-E.coli O157 колоніями. Крім того, не всі штами кишкової палички O157, пов'язані з HUS, є несорбітольними ферментерами. Державна рада та Територіальні епідеміологи рекомендують клінічним лабораторіям проводити скринінг, принаймні всього кривавого стільця на наявність цього патогену. Центри США з контролю та профілактики захворювань рекомендують, «весь стілець, представлений для звичайного тестування у пацієнтів з гострою позалікарняною діареєю (незалежно від віку хворого, пори року, або присутності або відсутності крові в стільці) одночасно культивувати на E. coli O157:H7 ( O157 STEC) та тестувати за допомогою аналізу, який виявляє токсини Шига для виявлення не-O157 STEC».

Антибактеріальна терапія та резистентність

Бактеріальні інфекції зазвичай лікують за допомогою антибіотиків. Тим не менш, чутливість до антибіотиків у різних штамів E.coli відрізняється один від одного. Як грамнегативний мікроорганізм, кишкова паличка стійка до багатьох антибіотиків, які ефективні проти грампозитивних мікроорганізмів. Антибіотики, які можуть бути використані для лікування інфекції E. coli, включають амоксицилін, а також інші напівсинтетичні пеніциліни, багато цефалоспоринів, карбапенемів, азтреонів, триметоприм-сульфаметоксазол, ципрофлоксацин, нітрофурантоїн та аміноглікози. Стійкість до антибіотиків є зростаючою проблемою. Частково, це відбувається через надмірне використання антибіотиків, але частково це, ймовірно, пов'язане із застосуванням антибіотиків як стимулятори росту в кормах для тварин. У дослідженні, опублікованому в журналі Science у серпні 2007 року, було встановлено, що швидкість пристосувальних мутацій у E.coli становить «порядку 10-5 на геном, за покоління, що у 1000 разів вище, ніж попередні оцінки». Це відкриття може мати значення для вивчення та управління бактеріальною резистентністю до антибіотиків. Стійкі до антибіотиків кишкові палички можуть також передавати гени, відповідальні за стійкість до антибіотиків, інших видів бактерій, таких як золотистий стафілокок, за допомогою процесу, званого горизонтальне перенесення генів. Бактерії E. coli часто несуть кілька плазмід із лікарською резистентністю, і в умовах стресу здатні легко передавати ці плазміди іншим видам. Насправді, E.coli є частим членом біоплівки, де існує багато видів бактерій у безпосередній близькості один від одного. Ця суміш видів дозволяє штамам E.coli приймати і передавати плазміди з інших бактерій і назад. Таким чином, E.coli та інші ентеробактерії є важливими резервуарами стійкості до антибіотиків.

Штами бета-лактамази

Стійкість до бета-лактамних антибіотиків стала особливою проблемою в останні десятиліття, оскільки штами бактерій, які виробляють бета-лактамази розширеного спектру, стають все більш поширеними. Ці ферменти бета-лактамази роблять багато, якщо не всі, пеніциліни та цефалоспорини неефективними як терапія. E.coli розширеного спектру, що продукують бета-лактамази (ESBL E.coli), мають високу стійкість до маси антибіотиків, і інфекції, викликані цими штамами, важко піддаються лікуванню. У багатьох випадках лише два пероральні антибіотики і дуже обмежена група внутрішньовенних антибіотиків залишаються ефективними. У 2009 році, в Індії та Пакистані на бактерії E.coli було виявлено ген під назвою ген метало-бета-лактамази Нью-Делі (скорочено NDM-1), який дає резистентність навіть до внутрішньовенного антибіотика карбапенему. Підвищена стурбованість щодо поширеності цієї форми «супербактерії» у Сполученому Королівстві призвела до закликів до подальшого моніторингу та стратегій для боротьби з інфекціями та смертями по всій Великій Британії. Тестування до сприйнятливості має визначати лікування всіх інфекцій, у яких організм може бути виділено для культури.

Фаготерапія

Фаготерапія – використання вірусів, які спрямовано впливають на патогенні бактерії, була розроблена протягом останніх 80 років, в основному, в країнах колишнього Радянського Союзу, де вона використовувалася для запобігання діареї, викликаної кишковою паличкою. В даний час фаготерапія для людей доступна тільки в центрі фаготерапії в Республіці Грузія та Польщі. Тим не менш, 2 січня 2007 року FDA Сполучених Штатів дало схвалення для компанії Omnilytics на застосування фага, що вбиває кишкову паличку O157: H7 для живих тварин, які будуть зарізані для споживання людиною. Фага ентеробактерії Т4, широко вивчена фага, спрямована на кишкову паличку.

Вакцинація

Дослідники активно працюють над розробкою безпечних, ефективних вакцин зниження випадків інфекції E. coli у всьому світі. У березні 2006 року повідомлялося, що вакцина, що викликає імунну відповідь проти палички E. coli O157:H7 О-специфічний полісахарид, кон'югований з рекомбінантним екзотоксином А синьогнійної палички (O157-rEPA), є безпечною у дітей від двох до п'яти років. Попередня робота вже зазначила, що вона безпечна для дорослих. Планується ІІІ фаза клінічних випробувань, щоб перевірити великомасштабну ефективність лікування. У 2006 році Fort Dodge Animal Health (Уайєт) представив ефективну, живу, ослаблену вакцину для боротьби з аероциститом і перитонітом у курей. Вакцина є генетично модифікованою авірулентною вакциною, яка продемонструвала захист від O78 і нетипованих штамів. У січні 2007 року канадська біофармацевтична компанія Bioniche оголосила про розробку вакцини для худоби, яка зменшує кількість O157:H7 у гною, на коефіцієнт 1000, тобто вбиває близько 1000 патогенних бактерій на грам гною. У квітні 2009 року дослідник Університету штату Мічиган оголосив, що розробив робочу вакцину для штаму E.coli. Доктор Махді Саїд, професор епідеміології та інфекційних захворювань у коледжах ветеринарної медицини та медицини людини Університету штату Мічиган, подав патентну заявку на своє відкриття та вступив у контакт із фармацевтичними компаніями для її комерційного виробництва.

Кишкова паличка (ESCHERICHIA COLI)

Кишкова паличка (Ешеріхія колі, лат. escherichia coli; загальноприйняте скорочення E. coli) - вид грамнегативних паличкоподібних бактерій, що входить до складу нормальної мікрофлори шлунково-кишкового тракту людини.

Вид Ешеріхія колі (e. coli) входить до роду ешеріхії (лат. escherichia), сімейство ентеробактерії (лат. enterobacteriaceae), порядок ентеробактерії (лат. enterobacteriales), клас гамма-протеобактерії (лат. γ proteobacteria), тип протеобактерії (лат. proteobacteria), царство бактерії.

Існує велика кількість різновидів кишкової палички (escherichia coli), у тому числі, понад 100 патогенних («ентеровірулентних») типів, об'єднаних у чотири класи: ентеропатогенні, ентеротоксигенні, ентероінвазивні та ентерогеморагічні. Морфологічні відмінності між патогенними та непатогенними ешерихіями відсутні.

Кишкові палички. Загальні відомості

Кишкові палички (escherichia coli) стійкі у зовнішньому середовищі, тривалий час зберігаються у ґрунті, воді, фекаліях. Добре переносять висушування. Кишкові палички мають здатність до розмноження в харчових продуктах, особливо в молоці. Швидко гинуть при кип'ятінні та впливі дезінфікуючих засобів (хлорного вапна, формаліну, фенолу, сулеми, їдкого натру та ін.). Кишкові палички більш стійкі у зовнішньому середовищі порівняно з іншими ентеробактеріями. Пряме сонячне світло вбиває їх протягом декількох хвилин, температура 60 ° С і 1% розчин карболової кислоти - протягом 15 хвилин.

Частина кишкових паличок має джгутики та рухливі. В інших кишкових паличок джгутики та здатність до руху відсутні.

Escherichia coli в кишечнику та калі людини

Число кишкових паличок escherichia coli серед інших представників мікрофлори кишківника не перевищує 1%, але вони відіграють найважливішу роль у функціонуванні шлунково-кишкового тракту. Кишкові палички є основними конкурентами умовно-патогенної мікрофлори щодо заселення ними кишківника. Кишкові палички забирають із просвіту кишечника кисень, який шкідливий для корисних для людини біфідо- та лактобактерій. Кишкові палички виробляють ряд необхідних людини вітамінів: В1, В2, В3, В5, В6, В9, B12, До, бере участь у обміні холестерину, білірубіну, холіну, жовчних і жирних кислот, впливає всмоктування заліза і кальцію.

Escherichia coli в кишечнику людини з'являються в перші дні після народження і зберігаються протягом життя на рівні 106-108 КУО/г вмісту товстої кишки. У фекаліях здорової людини кишкові палички (типові) виявляються у кількості 107-108 КУО/г, при цьому кількість лактозонегативних кишкових паличок не повинна перевищувати 105 КУО/г, а гемолітичні кишкові палички повинні бути відсутніми.

Відхилення від зазначених значень є ознакою дисбактеріозу:

- зниження типових кишкових паличок до 105-106 КУО/г, або підвищення вмісту типових ешерихій до 109-1010 КУО/г визначається як перший ступінь мікробіологічних порушень

- підвищення концентрації гемолітичних кишкових паличок до 105-107 КУО/г визначається, як другий ступінь мікробіологічних порушень.

Ешеріхіози

Патогенні серотипи кишкових паличок можуть бути причиною ешеріхіозів - різних інфекційних захворювань, що протікають з інтоксикацією, лихоманкою, зазвичай з ураженням шлунково-кишкового тракту, рідше - сечовивідних, жовчовивідних шляхів, інших органів або з розвитком сепсису. Ешеріхіоз частіше зустрічаються у дітей раннього віку. Механізм поширення ешеріхіозів ШКТ – фекально-оральний. Найчастіше зараження відбувається через забруднену їжу чи воду.

Ентеропатогенна кишкова паличка

Ентеропатогенна кишкова паличка часто позначається абревіатурою на латиниці – ETEC. Кишкові інфекції, що викликаються ентеропатогенними штамами кишкових паличок, розвиваються найчастіше в тонкій кишці у дітей першого року життя, у тому числі у новонароджених. Захворювання супроводжується сильним проносом з водянистим випорожненням без домішки крові, вираженими болями в животі, блювотою. Ентеропатогенні escherichia coli є частою причиною діарей у пологових будинках. Штами ETEC є основною причиною розвитку гострої водянистої діареї в країнах, що розвиваються, особливо в теплий і вологий сезон. Як у розвинених, так і в країнах, що розвиваються, штами ентеропатогенної кишкової палички є найбільш поширеною причиною «діареї мандрівників», яка зазвичай проходить без лікування.

Ентеротоксигенна кишкова паличка

Ентеротоксигенні кишкові палички мають здатність прикріплюватися до епітеліальних клітин слизової оболонки тонкої кишки і продукувати токсини, що викликають діарею. Ентеротоксигенні кишкові палички є основною причиною гострих діарів у дітей та дорослих та найчастішою причиною так званої «діареєю мандрівників».

Ентерогеморагічна кишкова паличка

Ентерогеморагічне кишкові палички (EHEC) є причиною геморагічного коліту, а також тяжкого захворювання – гемолітико-уремічного синдрому (мікроангіопатичної гемолітичної анемії, що поєднується з нирковою недостатністю; абревіатура ГУС або HUS).

Для геморагічного коліту характерний гострий початок у вигляді сильних спастичних болів у животі та водної діареї, яка незабаром стає кривавою. Гарячка зазвичай відсутня, але в деяких температура тіла може досягати 39 °С. У легких випадках геморагічний коліт триває 7–10 днів. Приблизно в 5% випадків геморагічний коліт ускладнюється геморагічним синдромом, гострою нирковою недостатністю та гемолітичною анемією.

Джерелом інфекції травня 2011 року в Німеччині та інших європейських країнах був штам продукуючої шига-токсин STEC (синонім: продукуючої веротоксин - VTEC) ентерогеморагічної кишкової палички.

Зараження STEC або VTEC-кишковою паличкою відбувається найчастіше через продукти харчування або при близькому контакті з хворими людьми або тваринами. Для початку захворювання досить мало STEC/VTEC Escherichia coli.

Встановлено, що збудником європейської інфекції травня 2011 року є кишкова паличка серологічної групи E. coli O104 (серотип E. coli O104:H4), що має у своєму геном ген, відповідальний за продукцію шига-подібного токсину 2-го типу.

Штами E. coli O104:H4, виділені від пацієнтів, характеризувалися резистентністю до бета-лактамних антибіотиків за рахунок продукції бета-лактамази розширеного спектру, але залишалися чутливими до групи аміноглікозидів (гентаміцин) та фторхінолонів.

Після зараження ентерогеморагічної кишкової паличкою інкубаційний період триває найчастіше від 48 до 72 годин, але може бути і від 1 до 10 днів. Симптоми зараження включають переймоподібні болі в животі та діарею, нерідко з кров'ю. Можуть спостерігатися лихоманка та блювання. Більшість хворих одужують протягом 10 днів. Іноді інфекція може призводити до небезпечних для життя станів, таких як гемолітико-уремічний синдром.

Ентероінвазивна кишкова паличка

Ентероінвазивна кишкова паличка часто позначається абревіатурою на латиниці – EIEC. Ентероінвазивні кишкові палички є причиною захворювань, подібних до прояву на бактеріальну дизентерію (причиною якої є шигели). Штами EIEC подібні до штамів Shigella як біохімічно, так і серологічно. Як і у випадку Shigella, ентероінвазивні кишкові палички проникають в епітеліальні клітини ободової кишки та розмножуються там. У хворого відзначаються біль у животі, рясний водянистий пронос із домішкою крові.

У країнах, що розвиваються, штами EIEC зустрічаються рідко. Вони спричиняють виникнення періодичних спалахів інфекцій харчового походження серед дітей та дорослих. Симптоми захворювання мають багато спільного із проявами шигельозу. Імовірно, проти EIEC ефективні ті ж антибіотики, що й проти Shigella за умови збереження чутливості цього штаму на тій чи іншій території, проте результативність терапії ще ніколи не оцінювалася в рамках контрольованих досліджень.

Escherichia coli – збудник захворювань сечостатевих органів

Інфікування кишковими паличками (а також іншими уропатогенними мікробами, що мешкають у кишечнику) сечостатевих органів, особливо у жінок, часто відбувається безпосередньо із шлунково-кишкового тракту при недостатньому дотриманні гігієни або застосуванні специфічних сексуальних практик.

Кишкові палички є причиною:

- близько 80% позалікарняних інфекцій сечовивідних шляхів

- 64% всіх захворювань на гострий простатит

- 80% всіх хронічних простатитів

- для пацієнтів старше 35 років – більшій частині всіх епідидимітів (запальний процес у придатку яєчка), орхітів (запалення яєчка) та епідідимоорхітів (поєднане запалення яєчка та придатка яєчка)

- 70-95% інфекцій сечових шляхів, що досягають сечового міхура або нирки висхідним шляхом

- інших захворювань сечостатевих органів.

Бактеріурія - Наявність бактерій в сечі може бути ознакою запалення в сечовивідних шляхах, сечовому міхурі, нирках. За відсутності будь-яких симптомів, справжня бактеріурія (інфекція сечових шляхів) діагностується за наявності не менше 105 мікробних тіл кишкових паличок (або інших ентеробактерій) в 1 мл свіжовипущеної сечі, інакше передбачається, що забруднення сечі відбувається при її заборі. Якщо бактеріурія не супроводжується симптомами, тоді вона називається безсимптомною. Безсимптомна бактеріурія не завжди потребує негайного лікування.

За наявності симптомів або забору сечі катетером діагностичний поріг може бути значно зменшений. Зокрема, за наявності клінічної симптоматики (лихоманка, озноб, нудота, блювання, біль у ділянці нирок, дизурія) та виділення не менше 10 лейкоцитів в 1 мкл сечі, критерієм для діагностики гострого пієлонефриту є наявність не менше 104 кишкових паличок (або інших патогенів) ентеробактерій) в 1 мл свіжовипущеної сечі. Гострий цистит діагностується за наявності відповідної клінічної симптоматики, виділення не менше 10 лейкоцитів у 1 мкл сечі та виявлення не менше 102 кишкових паличок (або інших коліформних бактерій) у 1 мл сечі.

Штами Escherichia coli - пробіотики та компоненти ліків

Штам кишкової палички Escherichia coli Nissle 1917 (DSM 6601) вважається найбільш ефективним пробіотиком, що допомагає зменшити запалення та відтягнути наступний напад виразкового коліту.

Спеціально підібрані штами ешерихії коли входять до складу ліків: Хілак форте (штам DSM 4087), Біфікол (штам М-17), Колібактерін (штам М-17) та інших.

Антибіотики, активні щодо кишкової палички

Антибактеріальні засоби, активні щодо кишкової палички: амоксицилін, левофлоксацин, ніфурател, ніфуроксазид, рифаксимін, фуразолідон, ципрофлоксацин.